JP2012015316A - 半導体装置およびその製造方法、ならびに固体撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】半導体装置を製造する製造方法は、半導体部分、非多孔質半導体層、および、前記半導体部分と前記非多孔質半導体層との間に配置された多孔質半導体層を有する基板を形成する工程と、前記多孔質半導体層を酸化させて多孔質酸化物層を形成する工程と、前記多孔質酸化物層が形成された前記基板の前記非多孔質半導体層の側に支持基板を結合して結合基板を形成する工程と、前記多孔質酸化物層を利用して前記結合基板から前記半導体部分を剥離する工程とを含む。
【選択図】図1B
Description
図1A〜1Dを参照しながら本発明の第1実施形態の半導体装置の製造方法を説明する。S101は、P−型シリコン基板(半導体部分)1の表面に不純物半導体層(非多孔質半導体層)としてのN−型シリコン層2を形成する工程である。N−型シリコン層2は、例えば、シラン系ガスまたはシラン系ガス/水素ガスの混合ガスに、ホスフィン(PH3)を添加して、温度900〜1200℃、圧力1.0〜101.3kPaの条件でエピタキシャル成長によって形成されうる。シラン系ガスとしては、例えば、モノシラン(SiH4)、ジクロロシラン(SiH2Cl2)、トリクロロシラン(SiHCl3)、四塩化ケイ素(SiCl4)、ジシラン(Si2H6)などを使用することができる。また、N−型シリコン層2は、エピタキシャル成長ではなく、リンイオンやヒ素イオンなどをP−型シリコン基板1に注入することによって形成されてもよい。
図2を参照しながら本発明の第2実施形態の半導体装置の製造方法を説明する。S201は、P−型シリコン基板1の表面に第1の不純物半導体層としてのP+型シリコン層21および第2の不純物半導体層としてのN−型シリコン層2をこの順に形成する工程である。P+型シリコン層21およびN−型シリコン層2は、例えば、エピタキシャル成長法によって形成することができる。ここで、P+型シリコン層21はシラン系ガスにジボラン(B2H6)を添加することにより、N−型シリコン層2はシラン系ガスにホスフィンを添加することによって得ることができる。各不純物半導体層はエピタキシャル成長以外の方法、例えばイオン注入によって形成することもできる。
図3A、3Bを参照しながら本発明の第3実施形態の半導体装置の製造方法を説明する。S301は、N−型シリコン基板1の表面に第1の不純物半導体層としてのN+型シリコン層31および第2の不純物半導体層としてのN−型シリコン層2をこの順に形成する工程である。第1、第2の不純物半導体層は、例えば、イオン注入やエピタキシャル成長などによって形成されうる。第1、第2の不純物半導体層は、互いに不純物の濃度が異なる。
図4を参照しながら本発明の第4実施形態の半導体装置の製造方法を説明する。S401は、P+型シリコン基板1の表面を陽極化成して第1の多孔質シリコン層5を形成する工程である。この工程は、S104と同様の条件で行なうことができる。S402は、再度の陽極化成によって、第1の多孔質シリコン層5の下側に、第1の多孔質シリコン層5とは孔密度の異なる第2の多孔質シリコン層6を形成する工程である。この工程は、S403と同様の条件で行なうことができる。
図5A、5Bを参照しながらは本発明の第5実施形態の半導体装置の製造方法を説明する。S501は、P型シリコン基板1の表面にイオン注入法やエピタキシャル成長法などによって、第1の不純物半導体層であるN型シリコン層2を形成する工程である。この工程は、S101と同様の条件で実施することができる。S502は、N型シリコン層2の上にシリコン窒化膜3を成膜した後にレジストパターンを形成し(不図示)、レジストパターンをマスクとしてシリコン窒化膜3の一部の領域をエッチングしてN型シリコン層2の一部の領域を露出させる工程である。この工程は、S102と同様の条件で実施することができる。
図6を参照しながら本発明の第6実施形態の半導体装置の製造方法を説明する。S601は、P型シリコン基板1にレジストパターンを形成し(不図示)、該レジストパターンをマスクとしてP型シリコン基板1の一部の領域にイオンを注入して不純物半導体層であるN型シリコン層2を形成する工程である。N型シリコン層2の形成後にレジストパターンが除去される。S602は、N型シリコン層2の上にシリコン窒化膜3を成膜し、新たなレジストパターンを形成しこれをマスクとしてシリコン窒化膜3をエッチングしてP型シリコン基板1の他の一部の領域を露出させる工程である。この工程は、S102と同様の条件で行なうことができる。
図7を参照しながら本発明の第7実施形態の半導体装置の製造方法を説明する。第7実施形態では、第1実施形態のS101〜S111を実施した後にS701を実施する。S701は、第1の多孔質酸化シリコン層8をパターニングする工程である。より具体的には、S701では、例えば、第1の多孔質酸化シリコン層8を覆うレジストパターンを形成し、これをマスクとして第1の多孔質酸化シリコン層8をプラズマエッチングによってパターニングすることができる。この他、耐フッ化水素酸性樹脂を塗布して、フッ化水素を含む水溶液によるウエットエッチングを行なうこともできる。この後、ブレードやレーザーなどを用いて支持基板15のダイシングを行なって、薄膜シリコン層を有する半導体装置を得ることができる。
Claims (12)
- 半導体装置を製造する製造方法であって、
半導体部分、非多孔質半導体層、および、前記半導体部分と前記非多孔質半導体層との間に配置された多孔質半導体層を有する基板を形成する工程と、
前記多孔質半導体層を酸化させて多孔質酸化物層を形成する工程と、
前記多孔質酸化物層が形成された前記基板の前記非多孔質半導体層の側に支持基板を結合して結合基板を形成する工程と、
前記多孔質酸化物層を利用して前記結合基板から前記半導体部分を剥離する工程と、
を含むことを特徴とする製造方法。 - 前記基板を形成する工程は、
前記半導体部分の上に前記非多孔質半導体層としての不純物半導体層を形成する工程と、
前記不純物半導体層を貫通して前記半導体部分に到達する不純物半導体領域を形成する工程と、
前記不純物半導体領域と前記半導体部分の一部とを多孔質化して前記半導体部分の前記一部を前記多孔質半導体層に変化させる工程とを含み、
前記半導体部分の導電型および前記不純物半導体領域の導電型が第1導電型であり、前記不純物半導体層の導電型が前記第1導電型とは異なる第2導電型である、
ことを特徴とする請求項1に記載の製造方法。 - 前記基板を形成する工程は、
前記半導体部分の上に前記非多孔質半導体層としての第1の不純物半導体層を形成する工程と、
前記第1の不純物半導体層の上に第2の不純物半導体層を形成する工程と、
前記第2の不純物半導体層の一部の領域に不純物を注入することにより前記一部の領域を第1の不純物半導体層と同一導電型の不純物半導体領域に変化させる工程と、
前記不純物半導体領域と前記第1の不純物半導体層とを多孔質化して前記第1の不純物半導体層を前記多孔質半導体層に変化させる工程と、
を含むことを特徴とする請求項1に記載の製造方法。 - 前記基板を形成する工程は、
前記半導体部分の上に前記非多孔質半導体層としての第1の不純物半導体層を形成する工程と、
前記第1の不純物半導体層の上に第2の不純物半導体層を形成する工程と、
前記第2の不純物半導体層の一部の領域をエッチングすることによって前記第1の不純物半導体層の一部の領域を露出させる工程と、
前記第1の不純物半導体層を多孔質化して前記多孔質半導体層に変化させる工程とを含み、
前記第1の不純物半導体層および前記第2の不純物半導体層は、互いに同一導電型であるが、不純物の濃度が異なる、
ことを特徴とする請求項1に記載の製造方法。 - 前記基板を形成する工程は、
前記半導体部分の上に前記多孔質半導体層を形成する工程と、
前記多孔質半導体層の上に前記非多孔質半導体層を形成する工程と、
を含むことを特徴とする請求項1に記載の製造方法。 - 前記基板を形成する工程は、
前記半導体部分の上に前記非多孔質半導体層としての不純物半導体層を形成する工程と、
前記不純物半導体層の一部をエッチングして前記半導体部分の一部を露出させる工程と、
前記半導体部分を多孔質化して前記多孔質半導体層を形成する工程とを含み、
前記半導体部分の導電型が第1導電型であり、前記不純物半導体層の導電型が前記第1導電型とは異なる第2導電型である、
ことを特徴とする請求項1に記載の製造方法。 - 前記基板を形成する工程は、
前記半導体部分の一部の領域に前記非多孔質半導体層としての不純物半導体層を形成する工程と、
前記半導体部分の他の一部の領域および不純物半導体層の下側の部分を多孔質化して前記下側の部分を前記多孔質半導体層に変化させる工程と、
を含むことを特徴とする請求項1に記載の製造方法。 - 前記基板を形成する工程において形成される前記多孔質半導体層は、第1の多孔質半導体層と、前記第1の多孔質半導体層とは孔密度の異なる第2の多孔質半導体層とを有する、
ことを特徴とする請求項2乃至7のいずれか1項に記載の製造方法。 - 前記多孔質酸化物層を形成する工程の後であって前記結合基板を形成する工程の前において、前記非多孔質半導体層に素子を形成する工程を更に含む、
ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の製造方法。 - 前記素子は、光電変換素子を含む、
ことを特徴とする請求項9に記載の製造方法。 - 単結晶半導体層に形成された複数の画素を有する固体撮像装置であって、
前記単結晶半導体層の上に配置された配線構造と、
前記単結晶半導体層および前記配線構造を前記配線構造の側で支持する支持基板とを備え、
単結晶半導体層には、画素と画素とを隔てるように空隙が形成されている、
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 単結晶半導体層を有する半導体装置であって、
前記単結晶半導体層の上に配置された多孔質酸化物層を備え、前記多孔質酸化物層は、多孔質半導体層を酸化させることによって形成されている、
ことを特徴とする半導体装置。
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